Там, где зимой задерживается снег, можно наблюдать тундровые луга. Это лужайки, на которых растут разнообразные травы. По краям сугробов, лощин и оврагов, где скопляется много снега, травы так разнообразны и ярки, что лужайки кажутся цветниками на однообразном фоне лишайников и мхов. Там можно встретить злаки и цветы, нередко попадающие, не успев отцвести, под новый снеговой покров. Эти лужайки сходны с альпийскими лугами горных стран.
Наконец, еще далее на север лежит зона арктической тундры. Зимние ветры там еще более суровы, а снеговой покров тоньше и прибивается ветрами так, что по нему можно ходить, не проваливаясь, без лыж. Поверхность почвы от мороза разбивается трещинами на плоские кочки. Лед в трещинах сохраняется до середины лета. Появляются пятна. расплывающегося суглинка. Лишайниково-моховый покров сохраняется лишь в ложбинках, где растут только самые выносливые из растений тундры. На открытых местах растительность исчезает, и только изредка встречаются отдельные небольшие группы цветковых растений. Далее к северу тундра кончается, и начинается зона арктических пустынь.
Появление тундр относится к началу последнего ледникового периода на Земле. Вдоль всей границы льдов тогда лежала тундра, подобно тому, как в наше время она лежит на границе льдов в Гренландии и на полуострове Лабрадор. Ландшафт древних тундр ледникового периода, невидимому, не отличался от современного, о чем можно судить по ископаемым остаткам.
В тот период, как и в наше время, полоса тундр отделялась лесами от полосы степей. При изменении климата эти полосы перемещались. По мере отступления льдов на север на тундры надвигались леса, а вслед за ними распространялась далее к северу и степь. Наступившее в позднейшее время и продолжающееся до наших дней ухудшение климата позволило тундрам продвинуться несколько на юг и занять местами часть прежней полосы лесов.
Чрезвычайно характерное явление тундровой зоны— вечная мерзлота, которая встречается, впрочем, и в других районах с низкой средней годовой температурой.
Хотя с этим явлением приходилось сталкиваться людям с чрезвычайно давних времен, однако планомерное изучение его началось очень недавно.
Теперь поясом вечной мерзлоты называют слой почвы, в котором круглый год температура стоит ниже точки замерзания воды. В зависимости от количества влаги в этом слое почва может походить на лед, на замерзшую массу или, если она суха, по виду ничем не отличаться от обычного состояния ее (например, слой сухого песка).
Местные жители — якуты, чукчи, тунгусы и якутские казаки — не только знали о вечной мерзлоте, но даже устраивали погреба, в которых сохраняли в замерзшем состоянии продукты. Учеными первые сведения о ней были получены во время находок в Сибири сохранившихся трупов мамонтов, но впоследствии с вечной мерзлотой пришлось столкнуться при сооружении водопроводов и постройке зданий, так как условия мерзлых почв опрокидывали все расчеты: вода в зарытых в землю трубах замерзала и разрывала их, фундаменты и здания неожиданно разрушались.
Однако даже в XIX в. некоторые геологи, как Леопольд фон Бух и др., еще не хотели верить в существование вечной мерзлоты, так как не могли себе представить, чтобы в почве выше вечномерзлого слоя могли расти высокоствольные деревья. Но русские ученые продолжали изучение вечной мерзлоты, существование которой и было доказано Миддендорфом. Он писал:
«У Таймырского озера на открытой возвышенной тундре… прокопали мы растительный слой земли, песок и глину, но на глубине 18 дм (0,46 м) встретили крепко замерзшую землю… Под мхом на низменностях на глубине нескольких, даже 2 ф. (0,6 м), уже оказывался лед, в котором даже в августе незаметно было признаков таяния».
Этот опыт был сделан Миддендорфом во многих других местах тундры, где также была встречена мерзлая почва. Ее находили и многие другие исследователи Сибири. В настоящее время известно несколько сот пунктов, где под обычной почвой лежит вечномерзлый слой, иногда очень большой толщины.
В разных местах он лежит на различной глубине. Так, в Мезени тундра, как нашел Миддендорф, летом не оттаивала глубже чем на 2 м, в Березове (на р. Оби) в 1821 г. была вскрыта могила сподвижника Петра I— Меньшикова, и его труп через 92 года после погребения оказался нетронутым гниением вследствие низкой температуры почвы. В Иркутской области при разведках на золото близ дер. Дальняя Муя мерзлую почву нашли, начиная от первого до восьмого метра в глубину, но в других пунктах она начиналась и гораздо глубже.